近些年,人们对双分子亲核取代反应,即S_N2反应的反应机制进行了研究和探索,2016年,刊登在Science上的一篇文章详细的描述了八种S_N2反应的反应机制,根据反应类型,人们把这八种反应机制分为两种类型,直接的反应机制和间接的反应机制,其中,包含了一种新的间接反应机制,双翻转反应机制。2015年双翻转反应机制在气相下的F^-+CH₃Cl反应中被发现,此反应机制中,包含了诱导夺取翻转和瓦尔登翻转两个翻转过程,也要经历诱导夺取翻转过渡态和瓦尔登翻转过渡态这两个结构,这两个翻转过程由中间络合物连接,所以中间络合物既是诱导夺取翻转过程的产物络合物也是瓦尔登翻转过程的反应络合物。之后,在气相下的X^-+CH₃Y→Y^-+CH₃X（X,Y=F,Cl,Br,I）反应中都发现了双翻转反应机制,也在液相下的F^-+CH₃Cl和F^-+CH₃I反应中发现了相同的反应机制,因此,人们认为在以C原子为中心的S_N2反应中,双翻转机制是普遍存在的。2018年,在气相下的F^-+NH₂Cl反应中首次发现了以N原子为中心的S_N2反应的双翻转反应机制,同时还发现了一种新的反应机制:质子转移环绕伴随背后进攻机制,由此可见,以N原子为中心的S_N2反应的反应机制还需要进行进一步的研究。我们使用多层次的混合量子力学/分子力学的方法来研究液相下的F^-+NH₂Cl反应,我们主要对这个反应的双反转机制进行研究。我们发现,由于溶质和周围的水分子存在氢键相互作用,所以导致液相下反应路径上驻点的结构与气相下的相应结构存在很大的不同。其中,在气相和液相下,诱导翻转过渡态结构的区别尤为明显。在气相下,键长N-H₁从反应络合物的1.13?拉长到1.42?,键长F-H₁从1.36?减小到1.03?,H₁原子明显向F原子靠近,但是在液相下,从反应络合物到TS1,相应的两个键长的变化要小得多,特别是N-H₁键,只是变化了0.02?。沿着反应路径,原子能级的结构演化和电荷的转移表明,双反转机制是由一个倒置的质子翻转过程和瓦尔登翻转过程组成的,这一结论与之前的发现是一致的。我们在CCSD（T）/MM理论水平计算的平均力势能有两个翻转势垒,这两个势垒和反应自由能分别是11.7 kcal.mol、29.6 kcal/mol,以及12.6 kcal/mol,这与我们预测的数值有高度的一致,我们预测的分别是12.6 kcal.mol、32.5 kcal/mol,和12.2 kcal/mol,这些预测的数值是以气相下的反应路径和溶剂化自由能为计算基础得到的。我们还对液相下的F^-+NH₂Cl反应和F^-+CH₃Cl反应的双翻转机制进行了对比,对于第一个翻转机制,在气相下,F^-+NH₂Cl和F^-+CH₃Cl反应的势垒高度分别为-23.7 kcal/mol和16.4 kcal/mol,而液相下势垒高度分别为11.7kcal/mol和75.1 kcal/mol,后者的势垒比前者势垒大得多。对于第二个翻转,F^-+NH₂Cl反应的势垒高度为29.6 kcal/mol,这比F^-+CH₃Cl反应的势垒高度28.3kcal/mol要高,产生差异的主要原因是N原子的电负性比C原子的大。在本文中,我们在第一章主要介绍了量子化学的发展和本文所研究反应的选题背景;第二章介绍在科研工作中运用到的科学理论知识,例如混合量子力学/分子力学方法、过渡态理论和NEB方法等;第三章我们介绍F^-+NH₂Cl反应在液相下的特点,与之在气相下的特点进行比较,也与液相下的F^-+CH₃Cl反应进行比较。第四章是总结与展望。